化石能源的枯竭和环境污染的加剧使得清洁和可再生能源的开发变得越来越重要。发展蓄热材料是获取太阳能、提高能源利用效率的最有吸引力的策略。有机相变材料(PCM)因其储能密度大、工作温度范围宽、长期稳定性好、无腐蚀性以及低毒性等特点，在热能吸收存储进而在热管理领域受到了广泛的关注。然而，有机PCM的常见问题是柔性差、制造工艺复杂、导热系数低以及固-液相变过程中容易发生泄漏。为了解决传统PCM存在的问题，满足未来柔性器件热管理的高性能要求，王德义教授课题组将一种新型智能超分子，聚轮烷（Polyrotaxane, PLR）引入到相变材料的应用领域，(Energy Storage Materials, 2021, 40, 347-357) 为高性能PCM的研究提供了一套全新的设计思路。结果表明，PLR相变材料具有高强度、高韧性、高形状稳定性、无泄漏和优异的形状记忆性能。此外，PLR具有丰富的功能可修饰性，可以实现高效、环保地制备。

  在该工作的基础上，本研究以PLR超分子为新型支撑材料，制备了一系列PLR封装聚乙二醇（PEG）的高性能PCM。相变潜热主要由PEG含量调节，而相变温度则由PEG分子量控制。由于PLR和PEG之间的化学结构相似性，PLR和PEG具有优异的相容性，从而能够充分抑制相变过程中小分子量的PEG泄漏。PLR自身分子内环糊精的结晶充当物理交联点，从而保证系列PCM都具有良好的形状稳定性。PLR作为支撑材料本身具有相变特性，因此所制备的复合PCM具有较高的相变焓（116.1-162.2 J g^-1）和极高的热焓效率（>100%）。值得指出，这是一种绿色高效的PEG封装方法。因为整个制备过程不涉及任何有机溶剂。此外，所制备的PCM易于挤出和再成型，为该类PCM的大规模加工和应用提供了技术前提和便利。作为一个典型的应用实例，该类PCM在固态硬盘模型温度调节方面显示出了显著的优势，充分展示了其在电子器件热管理领域实际且优越的应用价值。

  上述研究工作以“Polyrotaxane based leakage-proof and injectable phase change materials with high melting enthalpy and adjustable transition temperature”为题发表于国际著名期刊Chemical Engineering Journal (IF=13.273)上。Francisco de Vitoria University的殷光中博士为该论文的第一作者，IMDEA Materials Institute的王德义教授为通讯作者。该项工作得到了西班牙Ministerio De Ciencia E Innovación (MINECO)的资助 (项目编号: PID2020-117274RB-I00BIOFIRESAFE)。近年来，王德义教授带领团队围绕生物基相变材料开展了大量工作，在超柔性PCM，生物基阻燃PCM等方面取得了系列创新成果（Composites Communications, 2021, 27, 100893; Composites Communications, 2022, 30, 101057），得到了同行的广泛关注。

  相关论文链接：

  https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.05.023 (Open Access)

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136421 (Open Access)

  https://doi.org/10.1016/j.coco.2021.100893

  https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101057